河北省涞水波峰中学高一化学必修二学案2.3.3化学电源

波峰中学高中化学必修二导学案姓名_____班级______编制张丽娟时间4.13编号07审核张永罡李月英课题：化学电源一、课前预习单【学习目标】1．知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。2．知道氢氧燃料电池的工作原理，能够写出正、负极的电极反应式。3．了解可逆电池的特征，能够根据化合价的变化判断放电时的正、负极。【预习指导】1．化学电池化学电池是将________能变成________能的装置。化学电池的分类：电池（如普通锌锰电池、碱性锌锰电池）、电池（铅蓄电池等）、电池（如氢氧燃料电池）。2．一次电池一次电池的活性物质(发生氧化还原的物质)消耗到一定程度，就不能使用了。电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。如普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、银锌电池、锂电池等。例：锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。(2)原理：锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。负极发生的电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。(3)缺陷：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的腐蚀。改进措施：①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。3．二次电池(1)二次电池又称________电池或________电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可多次反复使用。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能eq\o(????,\s\up7(放电),\s\do5(充电))电能。(2)常见的二次电池（铅蓄电池是最常见的二次电池）①铅蓄电池a．铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质是H2SO4溶液。常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。b．工作原理负极：Pb＋SO42－2e－===PbSO4(氧化反应)正极：PbO2＋4H＋＋SO42＋2e－===PbSO4＋2H2O(还原反应)总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO42(还原反应)阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO42(氧化反应)总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4c．特点及应用铅蓄电池的电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产、生活中使用广泛。例如，多数汽车中就装有这种蓄电池。铅蓄电池的缺点是比能量低、笨重，废弃电池污染环境。②碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3．燃料电池(1)燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O(氧化反应)；正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(还原反应)；总反应：2H2＋O2=2H2O。(2)甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为：负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32＋7H2O；正极：____________________________________；电池总反应：___________________________________。二、课中探究单任务1、通过预习发现了哪些问题？任务2、氢氧燃料电池反应原理示意图如下：该电池的正、负极分别是哪一极？试写出正、负极的电极反应式。【课堂总结】：1、本节学到了哪些知识？2、本节学会了哪些方法和技能？三、达标检测单1、某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是（

）A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极2、有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏起搏器的能源。它依靠人体内体液中含有一定物质的量浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。下列叙述错误的是（）A．Zn是负极，电极反应式是2Zn4e－=2Zn²﹢B．Pt是正极，电极反应式是：O2+2H2O+4e－==4OH－C．在整个原电池反应中，Zn是还原剂，体液中的溶解氧是氧化剂D．Pt的活泼性比Zn强3、可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（）A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2+2H2O+4e－==4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al+3OH－4e－=Al(OH)3C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的PH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极4、2004年美国圣路易斯大学研制一种新型乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200°C左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全．电池总反应为：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2